Published Papers - MURATA Yorinobu

ラム波による配管内面汚れ付着層の厚さ測定

戸田裕己,渡辺 圭,村田頼信,井口博文

非破壊検査   58巻, 11号   492-498   2009.11  [Refereed]

汚れ付着配管中のラム波に関する付着材料の減衰を考慮した理論解析

戸田裕己,渡辺 圭,村田頼信,岩橋茂雄

非破壊検査   58巻, 11号   499-504   2009.11  [Refereed]

Basic Study of Water-cement Ratio Evaluation for Fresh Mortar Using an Ultrasonic Measurement Technique

H. H. Ismail and Y. Murata

NDT Driving Industry Safety, Growth and Performance     90-97   2009  [Refereed]

広帯域高分子圧電探触子の超音波非線形性計測への適用

村田頼信

検査技術 ( 日本工業出版 )  13(8) ( 8 ) 32-37 - 37   2008

音弾性によるロングレール軸応力測定 -改良型装置による新敷設レールの軸応力の経月変化測定-

戸田裕己、村田頼信、小玉尊守

非破壊検査 ( 日本非破壊検査協会 )  Vo.57(9) ( 9 ) 441-447 - 447   2008  [Refereed]

Evaluation of rolling fatigue damage in deep groove ball bearings by divided-type focusing ultrasonic transducer

Yorinobu Murata, Hiroki Toda, Chiaki Tawa, Masahiro Kiji, Noriyasu Oguma

Materials Transactions   48 ( 6 ) 1254 - 1259   2007.06  [Refereed]

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To evaluate quantitatively the damage caused by rolling fatigue in deep groove ball bearings, we used a method in which the wave velocity of a leaky surface acoustic wave (SAW) propagating on the race surface of bearings was measured. The wave velocity was directly measured from the change in the propagation time by defocusing a focusing ultrasonic transducer. A new focusing ultrasonic transducer was developed by molding a piezoelectric copolymer into a concave-shaped film. To fabricate ultrasonic transducers with a lower frequency characteristic, the films were stacked and composite backings made from epoxy resin and tungsten were used. The electrode of the transducer was divided into three areas to receive direct reflection waves and leaky SAW independently without any interference. Two of these electrodes were used for the excitation and reception of leaky SAW, and the shape of the electrodes was designed so that leaky SAW might propagate only on the raceway surface of the inner ring of the bearings. Moreover, in order to suppress the effects caused by edge waves, the shape of the electrodes for leaky SAW was considered. The availability of this method was evaluated by measuring the leaky SAW velocity in the bearings whose worked hours differed. As a result, a small difference in leaky SAW velocity was detected according to the worked hours of the bearings, and it was demonstrated that this method would be useful for non-destructive soundness evaluation of bearings. ©2007 The Japanese Society for Non-Destructive Inspection.

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超音波による配管内面の汚れ計測技術

森貞重男, 井口博文, 戸田裕己, 村田頼信, 渡辺 圭

検査技術 ( 日本工業出版 )  vol.9(3) ( 3 ) 14-19 - 19   2004  [Refereed]

Basic Study on Estimation for Water-Cement Ratio of Fresh Concrete

Y. Murata, H. Toda, K. Futagami and K. Sumikawa

Key Engineering Materials   Vols.270-273, Part-2   1580-1585   2004  [Refereed]

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コンクリートの強度を左右する水セメント比を施工前に簡便かつ迅速に測定するために,フレッシュコンクリートの水セメント比を超音波によって推定することを試みた.これは,広帯域超音波トランスデューサを用いて透過法により実現した.水セメント比45～65%のフレッシュコンクリートについて,混合後の超音波音速の変化を測定した.その結果,水セメント比の違いによって超音波音速が異なることを確認した.また,透過超音波の周波数スペクトルから水セメント比を推定することを試みた.その結果,混合後の時間にかかわらず,再練り直後の周波数スペクトルと水セメント比に相関性を見いだした.これにより,混合後の時間が未知の場合でも,周波数スペクトルから水セメント比を推定可能であることを実証した.

Development of a focused ultrasonic transducer for the testing of the wheel seat in the hollow axle of Shinkansen vehicles

Yorinobu Murata, Hiroki Toda, Masataka Ikeda, Yoshiyuki Nil, Jiro Yohso

American Society of Mechanical Engineers, Pressure Vessels and Piping Division (Publication) PVP   484   103 - 110   2004  [Refereed]

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In order to test the fretting fatigue cracks with high sensitivity, which occurred on the wheel seat of hollow axles of Shinkansen vehicles, the design of a focused ultrasonic transducer was proposed by a new method. The method was achieved by designing a suitable surface shape of the ultrasonic transducer through a reverse analysis of the wave propagation in the axle so that all radiated waves from the transducer were focused into a point region of the wheel seat with a same phase. A composite piezoelectric material was applied to the focused ultrasonic transducers in order to test with a shorter ultrasonic pulse. As the result of evaluating the performance of the developed focused ultrasound transducer, comparing with the previous plate-like ultrasonic transducer made using PZT, a great improvement was demonstrated in respect of sensitivity and directivity. Furthermore, the method inclining the ultrasonic beam slightly to the circumference direction and the method making the frequency characteristic of the transducer high were devised in order to reduce the influence of echoes by press fit. Consequently, it was demonstrated that a focused incline ultrasonic transducer of 10 MHz was possible to evaluate up to an artificial crack of about 0.17 mm depth with the SN ratio of 9 dB.

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波形整形法を用いた表面SH波法によるフレッチング疲労き裂の定量評価

村田頼信,谷本晃久,戸田裕己

非破壊検査 ( 日本非破壊検査協会 )  Vol.52(11) ( 11 ) 620-627 - 627   2003.11  [Refereed]

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新幹線鉄道輪軸の検査において,フレッチング疲労き裂の進展状態を非解体で定量評価するために,波形整形法を用いた表面SH波探傷法を提案した。実体車軸から切出した試験片の人工きずを探傷することによって波形整形法の有効性を評価した。その結果,波形整形法は探傷エコーのリンギングを大幅に低減させ,より高い距離分解能での超音波探傷を実現した.また,波形整形法は人工きずの上下端からの端部エコーを分離して検出することを可能にした.この人工きずの端部エコーの時間差から人工きずの高さを評価した.さらに,軸方向に沿って探触子をシフトして探傷することによって,人工きずの高さだけでなく傾き角も同時に評価した.その結果,正確なきず高さと傾き角の評価が可能となり,本研究で提案する方法が車軸の探傷に非常に有用であることを実証した.

Optimal Wavelength Pair Selection and Accuracy Analysis of Dual Fiber Grating Sensors for Simultaneously Measuring Strain and Temperature

Ponniah Sivanesan, James S. Sirkis, Y. Murata, Steven G. Buckley

Optical Engineering   41 (10)   2456-2463   2002.10  [Refereed]

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温度および歪みを計測するためのデュアルファイバグレーティングセンサの波長選択性について検討した.波長の範囲は600～1600nmとした.理論値はGhoshの温度依存係数モデルを光ファイバガラスに適用することによって求めた.また,表面接合されたファイバグレーティングセンサの熱係数を考慮に入れ,構造的な熱膨張による見かけ上の熱歪みの効果を調べた.そして,そのときの温度と歪みの測定精度を数学的に導き出した.以上の結果,構造的な温度特性がデュアルグレーティングセンサの測定精度と分解能に大きく影響することを明らかにした.

超音波によるPE管EF継手融着面の健全性評価

戸田裕己,北岡利道,井上富美夫,村田頼信,吉田乙雄,古川浄治

非破壊検査   Vol.50(12) ( 12 ) 789-797 - 789   2001.12  [Refereed]

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PE(ポリエチレン)製ガス管EF(Electrofusion)継手部に泥水が混入した場合の欠陥検出にていて検討を行った.高分子製の集束超音波トランスデューサを検査に適用し高感度な測定を試みた.その結果,従来のPZT製超音波トランスデューサに比べ広帯域な超音波パルスでの探傷が可能となり,泥水混入時にできる気泡欠陥に対しφ0.5mmの大きさのものまで検出できることがわかった.また,融着熱が超音波計測に与える影響について調べた結果,融着後30分以内の探傷は欠陥を誤認する恐れがあることがわかった.さらに,Bスコープ画像として融着部を表示することを行い,欠陥検出がより明確にかつ容易に行えることを示した.

Generation of an enhanced acoustic streaming in a bounded space

Y Murata, S Kimura, S Takei, K Minagawa, J Takimoto, K Koyama

JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA ( AMER INST PHYSICS )  102 ( 5 ) 2536 - 2538   1997.11  [Refereed]

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A procedure to generate enhanced acoustic streaming into a bounded space has been studied. Under continuous ultrasound radiation, it was difficult to generate enhanced acoustic streaming in bounded space because of disturbances by reflected waves. Efforts were made to remove the disturbances by adjusting the repeat time of tone bursts of ultrasound. An experimental system has been developed for visualizing acoustic streaming. As a consequence of experiments, the streaming velocity in the bounded space has been enhanced by about 2.5 times by using a series of tone bursts of ultrasound. (C) 1997 Acoustical Society of America.

Basic study of particle characterization using the ultrasonic finite amplitude method

H. Ootaki, Y. Murata, K. Minagawa, K. Koyama

Journal of Materials Science Letters ( Kluwer Academic Publishers )  14 ( 3 ) 182 - 184   1995.01  [Refereed]

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材料内部の分散構造と超音波非線形性との相関を明らかにするために,液体(シリコーンオイル)中に球状粒子(ポリスチレンやイオン交換樹脂など)を分散させ,粒子径および粒子濃度と超音波非線形との関係を調べた.その結果,粒子径が送信波の波長に近いと非線形性は増大し,半波長に近い,つまり2次高調波の波長に近いと非線形性が減少することがわかった.また,粒子濃度に依存して非線形性が増大した.粒子分散系では分散媒中で発生した2次高調波の散乱を考慮することでこれらの非線形現象のメカニズムが説明できることを示した.

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Mixing of Phase-separated Polymeric Liquids by Ultrasonic Radiation

K. Murai, S. Muto, Y. Murata, K. Minagawa, J. Takimoto and K. Koyama

Rep. Prog. Polym. Phys. Jpn., Vol.38     75-76   1995  [Refereed]

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セル内で局所的な混合や化学反応を起こすための基礎的検討として,2層分離した高分子液体を超音波放射により局所的に攪拌することを試みた.集束型超音波トランスデューサを用いて超音波を集束させることにより,局所的に超音波の放射圧を大きくした.容器内に2層分離液体とトレーサーを入れ攪拌の様子を観察することで最適な攪拌条件を調べた.その結果,容器の形状や2層液体の比率によって,容器内に発生する流動の速度に違いを見いだした.なおかつ,超音波の放射パターンを印加電圧波形で制御することで局所的な攪拌が行えることを明らかにした.

超音波照射による金型内高分子溶融体の流動

村田頼信,木村 智,南川慶二,滝本淳一,小山清人

成形加工, 7(9)     563-567   1995  [Refereed]

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プラスチック製品を射出成形で加工する時に問題となっているウエルドラインの発生を超音波流動によって抑えることを提案した.基礎実験として,エチレン-酢酸ビニル共重合体を溶融させ金型外から効率よく超音波流動を発生させることを試みた.溶融したプラスチックの可視化は,円盤状に加工した試料表面を着色し,それを積み重ねたものを円筒金型内で溶融することによって実現した.結果として,金型外から超音波流動を発生させることに成功し,超音波トランスデューサに印加する電圧信号のパターンにより,流動の強さが変化することを示した.

水の超音波分解における超音波照射強度の影響

柳田 裕隆, 村田 頼信, 南川 慶二, 滝本 淳一, 尾形 健明, 小山 清人

ソノケミストリー討論会講演論文集 ( 日本ソノケミストリー学会 )  4   9 - 11   1995

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Design of an acoustical imaging operator based on the singular value decomposition method

Yorinobu Murata, Keiji Minagawa, Yasutaka Tamura, Kiyohito Koyama

Japanese Journal of Applied Physics   33 ( 5S ) 3176 - 3180   1994  [Refereed]

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A new imaging operator has been developed for acoustical imaging using a 2ch m-sequence encoding array transducer. The new imaging operator has the ability to correct the poor orthogonal property of a transfer matrix. Moreover, images with many image points have been reconstructed by the new imaging operator. The new imaging operator has been composed on the basis of the singular-value decomposition (SVD) of the transfer matrix in the frequency domain. Characteristics of the new imaging operator are discussed by simulating the two-dimensional point spread functions (2-D PSFs). An image with a high dynamic range was obtained for a single object on the sampling image points by the method. Moreover, the method was able to reconstruct the image of the existing object outside the sampling image points. © 1994 The Japan Society of Applied Physics.

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Acoustic Nonlinear Characteristics of Nylon Fiber

H. Otaki, Y. Murata, K. Minagawa and K. Koyama

Rep. Prog. Polym. Phys. Jpn., Vol.37     347-348   1994  [Refereed]

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超音波非線形計測を非破壊による内部構造評価へ応用するため,その基礎研究として繊維構造と超音波非線形性の関係を明らかにすることを試みた.試料として繊維径の異なるナイロン6繊維を鉄フレームに巻いたものを作製し,これを水中に入れ,繊維部分のみに超音波を透過させた.音速と超音波非線形性を測定した結果,繊維量が同じであるにもかかわらず,繊維径が大きくなるに従って音速が速くなることが分かった.また,非線形性は繊維径と超音波波長との比によって変化することがわかった.

Basic Study for Generation of Acoustic Streaming in Bounded Field

Y. Murata, S. Kimura, S. Takei, K. Minagawa and K. Koyama

Rep. Prog. Polym. Phys. Jpn., Vol.37     51-54   1994  [Refereed]

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超音波流動を有限領域内で効率よく発生させて攪拌に応用するための基礎的な検討を行った.超音波流動を可視化するために,円筒形のセルにシリコーンオイルを満たし,その中に高密度ポリエチレン粉末を分散させた.連続超音波を照射して流動の様子を観察した結果,領域内で発生する多重反射が流動の方向や強さに大きく影響を与えることがわかった.セル内に効率的に超音波流動を発生させるためには,断続的な信号で超音波トランスデューサを印加し,多重反射の影響を取り除く必要があることが分かった.